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主要的汽车市场国家

对普通家用车辆的

碰撞安全性能

都有强制性的法规约束

一款车的乘员碰撞保护性能如何

是通过整车的碰撞实验来测试和评价的

不同法规的测试方法

和评价标准大同小异

除强制性法规标准以外

还有民间或官方的新车评价测试

及NCAP

其评价标准

比强制性法规要高一些

但方法基本相同

需要测试的工况

包括正面碰撞保护

侧面碰撞保护等多个工况

在50至64km/h范围里

设置某个速度

作为试验的碰撞初始速度

确定评价试验的速度

要考虑道路交通事故

和伤害情况的统计数据

损失和伤害成本

汽车安全技术水平

汽车设计

和制造成本等多方面的因素

正面或侧面碰撞试验的碰撞历程

一般是100至200毫秒

主要的乘员伤害

一般也是在这段时间里造成的

碰撞试验视频

是用高速摄像机拍摄的

我们通常看到的

是这200毫秒时间历程的

慢镜头播放

但如果用常规速度拍摄和播放

如同在试验现场看到的一样

场景就比较震撼了

将试验车或移动壁障

加速到指定的速度

汽车碰撞试验室

需要有很长的加速轨道

如果要加速到50km/h

轨道的长度最好有70米以上

这个要求不是因为

牵引电机的能力不够

而是不允许加速太快

如果太快车辆里的碰撞假人

就可能偏离预先设定的位置或姿态

所以测试速度越高

轨道就得越长

碰撞广场是发生碰撞的地方

即车辆与壁障

发生接触碰撞的地方

不同试验要求的碰撞情形不同

要么是车辆碰撞静止的壁障

也可能是移动壁障

碰撞静止的车辆

还可能是两个车都运动起来

在碰撞广场发生碰撞

整车碰撞试验室都有一个

非常重的混凝土浇铸体

用于安放各类固定壁障

供被测试车辆撞上去

碰撞广场要足够大

因为发生碰撞以后

车辆或者移动壁障

会在比较大的范围内运动

最终靠地面的摩擦力

才能停下来

碰撞广场区域上方

有可调整的灯光系统

给碰撞试验摄像提供照明

一般还有一个拍摄地坑

位于碰撞位置的下方

有承重玻璃板相隔

布置在地坑里的摄像机

从下方朝上

拍摄汽车底部

发生的碰撞变形情况

需要要从多个角度和位置

拍摄碰撞试验的历程

包括被测试车的两侧

正前上方 底部和车辆内部

从外部拍摄的视频

用于观察分析车辆

各个方向的运动情况

和各个位置的变形情况

从车内拍摄是为了观察

车内假人的运动情况

拍摄碰撞试验的高速摄像机

是数字化彩色摄像机

每秒钟可拍摄几千幅图片

如果我们截取一个

150毫秒的碰撞试验视频

包含了300幅等时间间距的照片

该视频的采样频率

就是每秒两千幅

如果我们还希望

通过试验视频的差分

来获得车辆速度

或车辆变形快慢方面的信息

则采样频率最好再高一些

设置什么采样频率

取多大的拍摄场景

要受到摄像机性能的约束

包括其存储空间

清晰度等性能指标

车辆和假人的准备

必须在规定的温度和湿度下进行

但是碰撞试验室很大

很难对整个试验室

做到温度控制

所以试验室一般会有一个

小一点的试验准备间

或者一个封闭区域

能够实施环境温度的控制

在里面进行碰撞试验前的

各项准备工作

首先要对被测试的车辆进行准备

包括测量车辆的重量等参数

排除燃油

并向油箱中注入

没有危险性的配重液体

替代燃油

也需将冷却液等液体排出

或者配置到试验规程指定的水平

在车辆的底部安装好牵引链

试验时拖动装置

将通过这个牵引链来拖动车辆

为了方便在试验视频中

观察车辆的运动和变形情况

需要在车辆的关键部位

贴上各种标识

甚至可以将车身

或者车身的一部分

涂成明亮的颜色

电动车有动力电池组件

如果进行电动车的碰撞试验

电池的电量应充到多少

这些试验规程还在研究制定中

准备碰撞试验时

在车辆内部

凡是与乘员运动响应有关的

可调节装置

都应调整到试验规程规定的状态

比如座椅的位置和姿态

方向盘的姿态

天窗 车窗和门锁的状态等等

试验测试需要的传感器

要一一安放在车身上

比如用于测量

碰撞加速度波形的加速度计

一般是安放在

汽车座椅下方的横梁上

或者汽车B柱

与门槛梁的位置上

还需要将传感器

连接到车载数据采集设备上

在车内安放好碰撞假人和

相关仪器以后

将车辆配重到

该试验要求的重量

碰撞试验中主要测量的参数

是碰撞假人的各个伤害参数

本课程专门有介绍

碰撞假人的内容

包括假人的结构和功能等

按照车辆碰撞测试的要求

假人每经过

若干次的碰撞试验以后

或者每隔一定的时间以后

要进行标定试验

以保证假人

在碰撞试验中的响应

能满足要求

每次碰撞试验之前

必须将假人在试验环境的

温度和湿度下

静置几个小时

这是因为假人结构

有很多橡胶类的非金属材料

其力学行为

对环境温度比较敏感

而且在每次经历碰撞之后

这些非金属材料

需要一定的时间

才能恢复到其初始状态

和被测试车辆一样

试验前需要在假人的关键部位

贴上便于录像识别的标识

将假人安放在车辆的座椅上

是试验准备中

最难把握的一个环节

假人的初始姿态

对碰撞过程中假人的运动

和伤害参数的影响很大

而不同车型的座椅

及车内环境又很不相同

将比较重的假人正确安放在

相对狭小的车内空间

不是一件容易的事

假人在座椅上的位置和坐姿

通过所谓的H点来衡量和确定

调整到座椅的位置和姿态以后

先用一个标准的定位仪

确定该座椅的H点

安放好假人以后

调整假人的位置和姿态

使假人髋部的H点

与座椅的H点重合

此外还要按规程调整好

假人的头部 颈部

上肢和下肢的位置及姿态

最后按规定调节

座椅安全带滑环的位置

给假人系好安全带

并安装好安全带力传感器

将假人的各传感器

与车载数据采集系统连接好

当然也有一些新型假人

是使用其内置的数据采集系统

就没有连接的步骤了

最后要测量并检查假人的定位

与试验规程是否相符

对于刚性壁障碰撞试验

要求在刚性墙上安装

两厘米左右厚的

层合板作为缓冲

对于可变形壁障碰撞试验

要在刚性墙上安装标准的

蜂窝铝可变形壁障

其安装位置

要保证车辆与壁障的接触区域

满足试验的要求

可变形壁障的几何尺寸

材料 及其碰撞响应特性

由相关的法规要求给定

它的变形和破坏

所提供的力学特性

代表了车辆前端的

平均碰撞响应特性

用这样一个碰撞方式

来模拟被测试车辆

与另外一辆车的碰撞

有的试验会在刚性墙上

安装一个测力墙

测力墙是由很多

三向力传感器

组成的一个阵列

可测量碰撞过程中

碰撞力的分布

测试车辆

要么直接撞到这个力墙上

要么在力墙上

再安装一个可变形壁障

作为车辆最先碰撞到的物体

整车碰撞试验开始前

要对一切设备

进行最后的检查 测试和准备

包括测量假人的温度

将被测试车

在起点位置安放就位

将小滑车与牵引钢丝绳

及车辆连接

车辆档位置于空档

松开手刹

数据采集开电等等

启动牵引电机

将车辆加速到指定的速度

牵引电机为反馈式电机

可以在最后一段牵引行程里

进行牵引速度的调整

使车辆的最终速度

满足精度要求

通过一个机械装置

在碰撞前

将车辆与牵引钢丝绳脱开

车辆在碰撞前的

最后一段行程里

是靠惯性自由行驶

在接触壁障之前

有一组光电测速装置

测出车辆的实际碰撞速度

其实从反馈式牵引电机

转速的读数

也能确定碰撞速度

从两个方法获得的

碰撞速度值差别不大

除了各个角度和各个位置的

高速摄像以外

还需采集车身上的

碰撞减速度信号

碰撞减速度的时间历程

就是所谓的碰撞波形

透过碰撞波形可进一步得到

车辆的碰撞速度等

运动学响应历程

碰撞假人可以有

多个伤害参数的信号输出

主要有头部质心三向加速度

颈部的力和弯矩

胸部加速度和胸部压缩量

髋部加速度

大腿碰撞力等等

碰撞试验后

需要测量车辆的变形情况

和乘员舱内部的侵入量

记录假人的姿态变化

假人各部位

与气囊和膝部挡板的接触情况

约束系统情况

进行拍照记录

下载数据 拆卸假人

并清理试验现场

整车碰撞试验的操作过程复杂

要测量的数据

和用到的仪器设备比较多

需要多名试验工程师协同操作

试验成本高

整车碰撞试验结果

是车辆安全性能

开发的重要参考

也是评价车辆

碰撞安全性能的依据

因此整车碰撞试验

必须遵照标准的

试验方法和流程进行

以保证试验结果的

可靠性和可比性